近日,备受瞩目的第八届“土木工程结构试验与检测技术暨结构实验教学”研讨会在广州市成功举办。本次研讨会汇聚了全国百余所高校、科研院所及工程检测单位的专家学者、一线教师与技术骨干,共同围绕土木工程实验教学的创新方法、技术升级与人才培养展开深度交流。
新拓三维作为国内光学三维测量技术的领军企业,携自主研发的XTDIC三维全场应变测量系统及系列解决方案亮相,成为本次研讨会中备受关注的焦点展台之一。公司通过现场动态演示、典型案例展示、技术交流等多种形式,向与会嘉宾全面展示了DIC技术在土木工程结构实验、教学与科研中的应用潜力与独特价值。

DIC技术在土木工程结构实验领域的创新实践
新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统,是一款基于数字图像相关法(Digital Image Correlation, DIC)的非接触式、全场光学应变与变形测量系统,它为土木工程材料、构件及结构的力学性能测试与失效分析,提供了前所未有的观测视角和数据维度。

以下是XTDIC三维全场应变测量系统在教学与科研中的典型应用场景:
1. 教学演示与基础实验
材料力学性能可视化教学:在混凝土、砂浆、岩石、复合材料等试件的拉伸、压缩、弯曲试验中,实时显示全场应变分布、泊松比效应、颈缩过程、裂纹萌生与扩展,使抽象的力学概念变得直观生动。
结构构件行为观测:对梁、柱、板、节点等基本构件在单调或循环荷载下的变形、屈服、屈曲全过程进行非接触测量,清晰展示塑性铰形成、局部失稳等现象。
2. 前沿科研与复杂实验
断裂力学与损伤分析:精确测量混凝土、岩石等准脆性材料中裂纹尖端的应变场、裂纹张开位移(CMOD),研究裂缝的起裂、扩展规律及断裂参数。
复合材料与新型结构:适用于FRP加固构件、纤维混凝土、3D打印混凝土等非均质材料,分析其内部应力传递、界面剥离、多裂纹演化等复杂力学行为。
动态与冲击实验:测量结构在落锤冲击、爆炸荷载、地震模拟振动台试验中的动态应变响应,捕捉应力波的传播与结构的瞬态变形。
大型结构模型试验:应用于桥梁、房屋缩尺模型或足尺构件的静动力试验,实现大视场、高精度的全场变形监测,验证有限元模型。
高温与极端环境实验:监测混凝土、钢材在高温(火灾模拟)下的变形、爆裂及冷却后的残余应变,评估其抗火性能。
3. 工程检测与健康监测
既有结构性能评估:对在役桥梁、建筑等进行加载试验时的表面变形监测,评估其实际工作状态与安全裕度。
施工过程监测:监测大跨度结构施工(如预应力张拉、顶推、提升)中的关键部位变形,确保施工安全与精度。

XTDIC三维全场应变测量系统作为一种光学测量技术,具有非接触、高精度、全场测量等优点,可替代传统测量方法,应用于土木工程领域的材料力学、结构强度、碰撞冲击、耐久性分析、相似材料模型测试以及振动台试验中。

混凝土圆柱压缩360°全周测量
为了测量混凝土圆柱破坏位置在整个加载过程中的应变,采用新拓三维DIC多相机数字图像相关测量系统,8台工业相机同步采集图像,分析得到混凝土试件360°表面位移及应变分布,清晰地记录结构关键位置的变形和裂纹扩展。解决了传统接触式测量方式无法三维全场动态测量,以及常规DIC产品无法进行全周360°全场应变测量的难题。

360度测量3D位移场

裂纹扩展破坏阶段-应变场分析
土木结构强度与裂纹试验
采用新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统,可以清晰详细地记录土木结构的变形过程,并计算全场表面应变,帮助工程人员判定材料断裂性质,建立起材料在破坏过程中的位移场、应变场和结构破坏的联系,不仅丰富了土木结构力学测试手段,也为土木结构脆性破坏研究提供丰富的数据支撑。


岩土边坡振动台模型试验
采用物理模型试验,通过振动台进行振动载荷模拟,研究强震作用下反倾层状结构岩质边坡动力响应特征及破坏过程。利用XTDIC三维全场应变测量系统分析边坡表面的全场位移分布,为研究位移响应及失稳破坏机理提供有力数据。

盾构掘进速度地层扰动试验
大型工程的盾构施工不可避免会对土层产生扰动,从而造成隧道上方地表沉降。采用相似实验模型,使用XTDIC三维全场应变测量系统观测盾构过程模型表面位移变化,为盾构施工对地表沉降的影响研究和提前预测提供可靠数据依据。

新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统在土木工程领域的典型应用,涉及结构、材料、力学、岩土、轨道交通、地质、采矿等学科领域研究,适用于开展各类开展各种土木材料、结构性能测试分析、有限元分析验证等研究和教学实验。亦可为科研教学提供可视化的教学工具,让教学课程变得直观和可视,使复杂问题简单化、抽象问题直观化、隐蔽问题可视化。